第5章控制室網(wǎng)格屏蔽模片

1、1控制室網(wǎng)格屏蔽的設(shè)計(jì)計(jì)算控制室網(wǎng)格屏蔽的設(shè)計(jì)計(jì)算 Design of gridlike spatial shields for control room徐義亨徐義亨20122012年年3 3月月2內(nèi)容提要內(nèi)容提要 本章以抗雷電電磁脈沖干擾為例，按下列情況討論本章以抗雷電電磁脈沖干擾為例，按下列情況討論控制室屏蔽的設(shè)計(jì)計(jì)算：控制室屏蔽的設(shè)計(jì)計(jì)算： 已知控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度已知控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度，求屏蔽網(wǎng)格的寬，求屏蔽網(wǎng)格的寬度度W W等參數(shù)。等參數(shù)。31 1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 電磁干擾電磁干擾是困擾控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的嚴(yán)重問(wèn)題，在控制室內(nèi)是困擾控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的嚴(yán)重問(wèn)題，在控制室內(nèi)

2、的控制系統(tǒng)往往會(huì)受到下列幾種電磁干擾：的控制系統(tǒng)往往會(huì)受到下列幾種電磁干擾： 1 1）工頻磁場(chǎng)工頻磁場(chǎng) 它一般由周圍它一般由周圍工頻電流工頻電流產(chǎn)生的，極少量的是由附產(chǎn)生的，極少量的是由附近變壓器的近變壓器的漏磁通漏磁通所產(chǎn)生。所產(chǎn)生。 2 2）直流磁場(chǎng)直流磁場(chǎng) 它一般由周圍的直流電流產(chǎn)生的，如生產(chǎn)規(guī)模為它一般由周圍的直流電流產(chǎn)生的，如生產(chǎn)規(guī)模為43,000t/a43,000t/a燒堿裝置的離子膜電解槽，最大電流可達(dá)燒堿裝置的離子膜電解槽，最大電流可達(dá)11.2511.25萬(wàn)安培。萬(wàn)安培。 3 3）脈沖磁場(chǎng)脈沖磁場(chǎng) 它是由它是由雷擊雷擊建筑物和其它金屬構(gòu)架（包括天線桿、建筑物和其它金屬構(gòu)架（包括

3、天線桿、引下線、接地體和接地網(wǎng)）以及在低壓、中壓和高壓引下線、接地體和接地網(wǎng)）以及在低壓、中壓和高壓電力系統(tǒng)中因電力系統(tǒng)中因故障的起始暫態(tài)產(chǎn)生的故障的起始暫態(tài)產(chǎn)生的，也可以在高壓變電所，因，也可以在高壓變電所，因斷路器切合高壓斷路器切合高壓母線和高壓線路母線和高壓線路時(shí)產(chǎn)生。它的波前時(shí)間和半波時(shí)間都是微秒級(jí)的。時(shí)產(chǎn)生。它的波前時(shí)間和半波時(shí)間都是微秒級(jí)的。 4 4 4）射頻電磁場(chǎng)射頻電磁場(chǎng) 對(duì)講機(jī)、手機(jī)等各種發(fā)射機(jī)，以及周圍的電對(duì)講機(jī)、手機(jī)等各種發(fā)射機(jī)，以及周圍的電焊機(jī)、晶閘管整流器、熒光燈等都會(huì)產(chǎn)生這種電磁輻射影響在控制焊機(jī)、晶閘管整流器、熒光燈等都會(huì)產(chǎn)生這種電磁輻射影響在控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)的

4、正常運(yùn)行。它的頻率范圍一般指室內(nèi)的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。它的頻率范圍一般指150kHz-1000MHz150kHz-1000MHz。 5 5）阻尼振蕩磁場(chǎng)阻尼振蕩磁場(chǎng) 如控制室附近有高壓變電所的話，那么當(dāng)如控制室附近有高壓變電所的話，那么當(dāng)隔隔離刀閘切合高壓母線離刀閘切合高壓母線時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生衰減的振蕩磁場(chǎng)。其頻率范圍為時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生衰減的振蕩磁場(chǎng)。其頻率范圍為30kHz-10MHz30kHz-10MHz。 上述幾種磁場(chǎng)的影響上述幾種磁場(chǎng)的影響以雷電電磁干擾的威脅為最以雷電電磁干擾的威脅為最。 5 強(qiáng)大的雷擊電磁脈沖的危害：強(qiáng)大的雷擊電磁脈沖的危害： 1 1）輕則會(huì)把微小的信號(hào)掩蓋掉以至）輕則會(huì)把微

5、小的信號(hào)掩蓋掉以至系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別，也可以使顯，也可以使顯示器的示器的圖象畸變抖動(dòng)圖象畸變抖動(dòng)； 2 2）重則會(huì)造成控制系統(tǒng)的）重則會(huì)造成控制系統(tǒng)的失效或損壞失效或損壞； 3 3）使存儲(chǔ)在）使存儲(chǔ)在EPROMEPROM里的里的程序丟失程序丟失，迫使生產(chǎn)裝置停車。，迫使生產(chǎn)裝置停車。6控制室的屏蔽方式：控制室的屏蔽方式： 1 1）建筑物的自身屏蔽建筑物的自身屏蔽 建筑物自身對(duì)屏蔽有一定的功能，但建筑物自身對(duì)屏蔽有一定的功能，但效果不甚理想；效果不甚理想； 2 2）用金屬板材圍成的殼體屏蔽用金屬板材圍成的殼體屏蔽 屏蔽效果好，但投資也大，屏蔽效果好，但投資也大，適用于實(shí)驗(yàn)室裝置。適用于實(shí)驗(yàn)

6、室裝置。 3 3）金屬網(wǎng)格的格柵形大空間屏蔽金屬網(wǎng)格的格柵形大空間屏蔽 可以通過(guò)網(wǎng)格寬度的選擇可以通過(guò)網(wǎng)格寬度的選擇來(lái)滿足控制系統(tǒng)的需要，最為實(shí)用。來(lái)滿足控制系統(tǒng)的需要，最為實(shí)用。7屏蔽原理的解釋屏蔽原理的解釋1 1）如果源磁場(chǎng)為）如果源磁場(chǎng)為一次場(chǎng)一次場(chǎng)，則一次場(chǎng)會(huì)使得，則一次場(chǎng)會(huì)使得屏蔽表面屏蔽表面產(chǎn)生產(chǎn)生二次場(chǎng)二次場(chǎng)。一次。一次場(chǎng)和二次場(chǎng)疊加形成場(chǎng)和二次場(chǎng)疊加形成合成場(chǎng)合成場(chǎng)。合成場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度必小于一次場(chǎng)合成場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度必小于一次場(chǎng)。2 2）屏蔽層可以對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生）屏蔽層可以對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生反射反射，阻止電磁能流進(jìn)入屏蔽區(qū)內(nèi)。，阻止電磁能流進(jìn)入屏蔽區(qū)內(nèi)。8 整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算可分下列整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算可分下

7、列兩類命題兩類命題：1 1）已知屏蔽網(wǎng)格已知屏蔽網(wǎng)格，求磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減是否符合控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)，求磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減是否符合控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度。抗擾度。2 2）已知控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度已知控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度，求屏蔽網(wǎng)格的寬度，求屏蔽網(wǎng)格的寬度W W等參數(shù)。等參數(shù)。 前者為前者為分析分析所需，后者為所需，后者為設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)所用。所用。 對(duì)控制室的網(wǎng)格屏蔽，對(duì)控制室的網(wǎng)格屏蔽，IEC 61312-21IEC 61312-21和和IEC 62305-43IEC 62305-43給給出了第一類命題的計(jì)算方法。本章以控制室為例，提出第二類命題出了第一類命題的計(jì)算方法。本章以控制室為例，提出第二

8、類命題的計(jì)算方法。的計(jì)算方法。92 2 計(jì)算步驟計(jì)算步驟（1 1）在閃電擊于控制室以外時(shí)）在閃電擊于控制室以外時(shí) 10（1 1）根據(jù)電磁學(xué)中的）根據(jù)電磁學(xué)中的安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律: :在磁場(chǎng)中在磁場(chǎng)中, ,磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任一閉合磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任一閉合回路的線積分回路的線積分, ,等于所包圍的電流強(qiáng)度的代數(shù)和，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為等于所包圍的電流強(qiáng)度的代數(shù)和，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: : 設(shè)設(shè)雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離為雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離為S Sa a（m m）（見(jiàn)圖），雷電）（見(jiàn)圖），雷電流流垂直于地面垂直于地面（即其產(chǎn)生的磁場(chǎng)為（即其產(chǎn)生的磁場(chǎng)為平面磁場(chǎng)平面磁場(chǎng)），其值為），其值為i io o

9、（A A）。按）。按安培環(huán)路定律可得：安培環(huán)路定律可得： 2Sa2Sa H Ho o = = i io oiLIdlH11 在無(wú)屏蔽時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度：在無(wú)屏蔽時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度： H Ho o = = i io o（2S2Sa a） （A Am m ） （1） 式中i io o雷電流（雷電流（A A）；）； S Sa a雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離（雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離（m m）。）。12 根據(jù)根據(jù)IEC 62305-4IEC 62305-4建筑物電氣和電子系統(tǒng)的防雷建筑物電氣和電子系統(tǒng)的防雷 ，對(duì)控制系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)之類的電子信息系統(tǒng)，可以按雷電防護(hù)等級(jí)取值。下表列出了不同雷之類的電子信息系

10、統(tǒng)，可以按雷電防護(hù)等級(jí)取值。下表列出了不同雷電防護(hù)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的雷電流峰值。電防護(hù)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的雷電流峰值。雷電防護(hù)等級(jí)雷電防護(hù)等級(jí)A AB BC CD D電流峰值電流峰值 kAkA20020015015010010010010013 雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離平均距離S Sa a可以按下述三種情況取值：可以按下述三種情況取值：A.A.如附近有突出的高層建筑物或如附近有突出的高層建筑物或最高最高設(shè)備，宜取最高建筑物或最高設(shè)備，宜取最高建筑物或最高設(shè)備離需屏蔽的控制室中心點(diǎn)的平面直線距離；設(shè)備離需屏蔽的控制室中心點(diǎn)的平面直線距離；B.B.如有多個(gè)高層建筑物或最高設(shè)備，宜取離

11、控制室中心點(diǎn)如有多個(gè)高層建筑物或最高設(shè)備，宜取離控制室中心點(diǎn)最近最近的平面的平面直線距離。直線距離。C.C.如附近沒(méi)有突出的高層建筑物或較高的設(shè)備，宜按后面式（如附近沒(méi)有突出的高層建筑物或較高的設(shè)備，宜按后面式（4 4）和）和(5(5），即），即閃電直接擊在屏蔽空間閃電直接擊在屏蔽空間上的情況進(jìn)行計(jì)算。上的情況進(jìn)行計(jì)算。14(2(2）若已知控制系統(tǒng)的）若已知控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度為脈沖磁場(chǎng)抗擾度為HaHa。當(dāng)有屏蔽時(shí)，在具有。當(dāng)有屏蔽時(shí)，在具有網(wǎng)格屏蔽的空間內(nèi)，即控制室內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)從網(wǎng)格屏蔽的空間內(nèi)，即控制室內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)從HoHo衰減為衰減為HaHa，按下，按下式可計(jì)算出需要的式可計(jì)算出

12、需要的屏蔽系數(shù)屏蔽系數(shù)： SF=20 log(HSF=20 log(H0 0/H/Ha a) ) (dB) (2) (dB) (2)15 （3 3）按下表可求出格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬度）按下表可求出格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬度W W。表中：表中：ww屏蔽的屏蔽的網(wǎng)格寬網(wǎng)格寬（m m）；）； rr屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體的屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體的半徑半徑（m m）。）。注：注： 1 1 如計(jì)算出的如計(jì)算出的SFSF為負(fù)值時(shí)，取為負(fù)值時(shí)，取SF=0SF=0； 2 2 若建筑物具有網(wǎng)格形等電位連接網(wǎng)絡(luò)，若建筑物具有網(wǎng)格形等電位連接網(wǎng)絡(luò)，SFSF可增加可增加6dB6dB。 3 3 相對(duì)磁導(dǎo)系數(shù)相對(duì)磁導(dǎo)系數(shù)r200r200。材料材料 W

13、 W（m m） 25kHz25kHz（首次雷擊）（首次雷擊） 1MHz1MHz（后續(xù)雷擊）（后續(xù)雷擊） 銅銅/ /鋁鋁 10 10 10 10 鋼（見(jiàn)注鋼（見(jiàn)注3 3） 10 10 10 10 ）（20/93. 0SF）（20/93. 0SF）（20/93.0SF）（20/1018193.026rSF16 (4)(4)上表的計(jì)算值僅對(duì)在控制室內(nèi)距屏蔽層有一上表的計(jì)算值僅對(duì)在控制室內(nèi)距屏蔽層有一安全距離安全距離d dS/1S/1（即控制系統(tǒng)機(jī)柜離屏蔽層的最小安全距離）的安全空間（即控制系統(tǒng)機(jī)柜離屏蔽層的最小安全距離）的安全空間V VS S內(nèi)才有內(nèi)才有效（見(jiàn)圖），效（見(jiàn)圖），d dS/1S/1應(yīng)按

14、下式計(jì)算：應(yīng)按下式計(jì)算： 當(dāng)當(dāng)SF10SF10時(shí)，時(shí)， d dS/1S/1 = WSF = WSF10 (m) 10 (m) 當(dāng)當(dāng)SFSF1010時(shí)，時(shí)， d dS/1S/1 = W (m) = W (m) （3 3） 式中式中WW格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬（格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬（m m）。）。17在在LPZ1LPZ1或或LPZnLPZn區(qū)內(nèi)放儀表設(shè)備的空間區(qū)內(nèi)放儀表設(shè)備的空間屏蔽屏蔽dS/1或或dS/2VS屏蔽屏蔽安放儀表設(shè)安放儀表設(shè)備的空間備的空間VSLPZ1或或LPZnAA18（5 5）當(dāng)）當(dāng)閃電直接擊在直接雷非防護(hù)區(qū)閃電直接擊在直接雷非防護(hù)區(qū)LPZ0ALPZ0A的網(wǎng)格空間屏蔽的情況的網(wǎng)格空間屏蔽

15、的情況下，下，如第一防護(hù)區(qū)如第一防護(hù)區(qū)LPZ1LPZ1其內(nèi)部其內(nèi)部VsVs空間內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度要小于控制空間內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度要小于控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度HaHa的話，則網(wǎng)格寬的話，則網(wǎng)格寬W W可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： W W H Haad dw w （k kH Hi io o） （m m） （4 4）式中式中d drr被考慮的點(diǎn)被考慮的點(diǎn)距距LPZ1LPZ1區(qū)屏蔽頂?shù)淖疃叹嚯x區(qū)屏蔽頂?shù)淖疃叹嚯x（m m）；）； d dww被考慮的點(diǎn)被考慮的點(diǎn)距距LPZ1LPZ1區(qū)屏蔽壁的最短距離區(qū)屏蔽壁的最短距離（m m） k kH H形狀系數(shù)（形狀系數(shù)（1 1 ），?。?，取k kH

16、 H =0.01 =0.01（1 1 ）。）。（注：形狀系數(shù)（注：形狀系數(shù)k kH H中的（中的（1 1 ）為其單位。）為其單位。）mmmrd19 式（式（4 4）的計(jì)算值僅對(duì)距屏蔽格柵有一安全距離）的計(jì)算值僅對(duì)距屏蔽格柵有一安全距離d ds/2s/2的空的空間間VsVs內(nèi)內(nèi)有效有效，d ds/2s/2應(yīng)符合下式的要求：應(yīng)符合下式的要求： d ds/2s/2 = W = W (m) (m) （5 5） 控制設(shè)備應(yīng)僅安裝在控制設(shè)備應(yīng)僅安裝在VsVs空間內(nèi)?？臻g內(nèi)。203 3 控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的取值控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的取值 在進(jìn)行網(wǎng)格空間的屏蔽計(jì)算時(shí)，控制系統(tǒng)的在進(jìn)行網(wǎng)格空間的屏蔽計(jì)

17、算時(shí)，控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度脈沖磁場(chǎng)抗擾度HaHa應(yīng)按制造商提供的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的試驗(yàn)等級(jí)取值應(yīng)按制造商提供的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的試驗(yàn)等級(jí)取值。但是，目前許。但是，目前許多制造商不提供這個(gè)數(shù)據(jù)。所以下面我們討論在設(shè)計(jì)時(shí)如何取值。多制造商不提供這個(gè)數(shù)據(jù)。所以下面我們討論在設(shè)計(jì)時(shí)如何取值。21 現(xiàn)在一般認(rèn)為無(wú)屏蔽的計(jì)算機(jī)在雷電電磁脈沖的磁通量密度超過(guò)現(xiàn)在一般認(rèn)為無(wú)屏蔽的計(jì)算機(jī)在雷電電磁脈沖的磁通量密度超過(guò)7T 7T （5.6 A/m5.6 A/m）時(shí)就會(huì)引起計(jì)算機(jī)誤動(dòng)作（失效），時(shí)就會(huì)引起計(jì)算機(jī)誤動(dòng)作（失效），當(dāng)超過(guò)當(dāng)超過(guò)240T240T（190 A/m190 A/m）時(shí)，就會(huì)造成晶體管、集成電路等

18、的永久性損壞時(shí)，就會(huì)造成晶體管、集成電路等的永久性損壞。 這兩個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源于這兩個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)通用研究公司美國(guó)通用研究公司（General Research Co.General Research Co.）R.D.R.D.希爾希爾建立的精確的類閃電（建立的精確的類閃電（Like LightningLike Lightning）模型，并于）模型，并于19711971年年用用仿真實(shí)驗(yàn)確立。類閃電和自然界閃電并不嚴(yán)格等效，而且模型未考慮磁仿真實(shí)驗(yàn)確立。類閃電和自然界閃電并不嚴(yán)格等效，而且模型未考慮磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化率及脈沖磁場(chǎng)的形狀，所以這兩個(gè)數(shù)值只是作為一種估場(chǎng)隨時(shí)間的變化率及脈沖磁場(chǎng)的形狀，所以這

19、兩個(gè)數(shù)值只是作為一種估算的參考。算的參考。22 GB 50174-2008 GB 50174-2008 電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范第第5.2.35.2.3規(guī)定：規(guī)定：電子計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度不應(yīng)大于電子計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度不應(yīng)大于800A/m(800A/m(是短時(shí)的還是穩(wěn)定的？是是短時(shí)的還是穩(wěn)定的？是脈沖的還是工頻的？脈沖的還是工頻的？）。）。 筆者也曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)試驗(yàn)筆者也曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)試驗(yàn)（工頻磁場(chǎng)）（工頻磁場(chǎng)）：n磁通量密度大于磁通量密度大于4T(3.2 A/m)4T(3.2 A/m)，CRTCRT圖象抖動(dòng)圖象抖動(dòng)；n磁通量密度大于磁通量密度大于19T (15 A/m) 1

20、9T (15 A/m) ，CRTCRT無(wú)法顯示圖象無(wú)法顯示圖象。23 IECIEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.9-1999 GB/T 17626.9-1999 電磁兼容電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)量技術(shù) 脈沖磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)（脈沖磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)（idt IEC 61000-4-9:1993idt IEC 61000-4-9:1993）規(guī)規(guī)定了電氣和電子設(shè)備對(duì)由雷擊建筑物產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)的抗擾度的試定了電氣和電子設(shè)備對(duì)由雷擊建筑物產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)的抗擾度的試驗(yàn)方法和推薦的試驗(yàn)等級(jí)范圍。驗(yàn)方法和推薦的試驗(yàn)等級(jí)范圍。 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脈沖磁場(chǎng)的試驗(yàn)等級(jí)如下表所示。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脈沖磁場(chǎng)

21、的試驗(yàn)等級(jí)如下表所示。試驗(yàn)磁場(chǎng)的波試驗(yàn)磁場(chǎng)的波形為形為6.4/16s6.4/16s的標(biāo)準(zhǔn)電流脈沖波形。的標(biāo)準(zhǔn)電流脈沖波形。磁場(chǎng)強(qiáng)度用磁場(chǎng)強(qiáng)度用A/mA/m表示，表示，1A/m1A/m相當(dāng)相當(dāng)于自由空間的磁通量密度為于自由空間的磁通量密度為1.26T1.26T。24等等 級(jí)級(jí) 脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度的峰值脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度的峰值 A/m(A/m(磁通量密度磁通量密度T) T) 1 1- -2 2- -3 3100100（126T126T）4 4300300（378T378T）5 510001000（1260T1260T）X X特定特定注：注：“X”X”是一個(gè)開(kāi)放等級(jí)，可在產(chǎn)品規(guī)范中給出。是一個(gè)開(kāi)放等級(jí)，可在產(chǎn)品

22、規(guī)范中給出。 25 考慮到控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)大多都安裝在金屬材質(zhì)的機(jī)柜內(nèi)，考慮到控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)大多都安裝在金屬材質(zhì)的機(jī)柜內(nèi)，金屬材質(zhì)的機(jī)柜本身又是一道很好的屏蔽體，即機(jī)柜內(nèi)部是控制室金屬材質(zhì)的機(jī)柜本身又是一道很好的屏蔽體，即機(jī)柜內(nèi)部是控制室的后續(xù)防護(hù)區(qū)。的后續(xù)防護(hù)區(qū)。 所以在進(jìn)行控制室的屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)，如制造商沒(méi)有提供數(shù)據(jù)，所以在進(jìn)行控制室的屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)，如制造商沒(méi)有提供數(shù)據(jù)，筆筆者建議者建議，作為格柵形屏蔽大空間的控制室（而不是控制系統(tǒng)本身），作為格柵形屏蔽大空間的控制室（而不是控制系統(tǒng)本身）對(duì)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求，對(duì)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求，在一般情況下可按小于在一般情況下可按小于300A/m300

23、A/m（378T378T）考）考慮，在要求高的地方可按小于慮，在要求高的地方可按小于100 A/m100 A/m（126T126T）考慮。）考慮。26計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例 1 1已知已知1 1）某裝置的控制室為單層的獨(dú)立建筑物，距該裝置最高的塔設(shè)備為）某裝置的控制室為單層的獨(dú)立建筑物，距該裝置最高的塔設(shè)備為3030米；米； 2 2）控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度為）控制系統(tǒng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度為300A/m300A/m；3 3）控制室屏蔽網(wǎng)格的材質(zhì)為鋼，屏蔽鋼筋的半徑為）控制室屏蔽網(wǎng)格的材質(zhì)為鋼，屏蔽鋼筋的半徑為5mm5mm；4 4）控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)為）控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)為A A級(jí)，雷電流峰值為級(jí)

24、，雷電流峰值為200kA200kA。求求 屏蔽網(wǎng)格的最大屏蔽網(wǎng)格的最大寬度寬度和控制室內(nèi)和控制室內(nèi)DCSDCS機(jī)柜距屏蔽壁的最近機(jī)柜距屏蔽壁的最近安全距安全距離。離。27計(jì)算程序計(jì)算程序（1 1）按式（）按式（1 1）計(jì)算在閃電擊于最高設(shè)備時(shí)，當(dāng)控制室無(wú)屏蔽時(shí)所產(chǎn)生）計(jì)算在閃電擊于最高設(shè)備時(shí)，當(dāng)控制室無(wú)屏蔽時(shí)所產(chǎn)生的無(wú)衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度的無(wú)衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度HoHo： H Ho o = = i io o（2S2Sa a）=200,000/(23.1430)=1062 (A/m)=200,000/(23.1430)=1062 (A/m)（2 2）按式（）按式（2 2）計(jì)算需要的屏蔽系數(shù)：）計(jì)算需要的屏蔽系數(shù)

25、： SF=20 log(HSF=20 log(H0 0/Ha)=20 log(1062/300)=11 (dB)/Ha)=20 log(1062/300)=11 (dB)（3 3）按表）按表2 2所列公式計(jì)算出所需的格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬度所列公式計(jì)算出所需的格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬度W:W: W=10 = W=10 = =1.60 (m) =1.60 (m)（4 4）按式（）按式（3 3）計(jì)算控制室內(nèi)機(jī)柜距屏蔽壁的最近安全距離）計(jì)算控制室內(nèi)機(jī)柜距屏蔽壁的最近安全距離: : d dS/1S/1 = = W WSFSF10 =1.6211/10=1.76 (m)10 =1.6211/10=1.76 (m)

26、）（20/1018193. 026rSF）（20/005.0/101811193.0261028計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例 2 2 已知：已知：1 1）某化工裝置的控制室為單層的獨(dú)立建筑物，距該裝置最高的精餾）某化工裝置的控制室為單層的獨(dú)立建筑物，距該裝置最高的精餾塔為塔為3030米；米；2 2）控制室內(nèi)）控制室內(nèi)DCSDCS機(jī)柜距屏蔽壁的最近距離為機(jī)柜距屏蔽壁的最近距離為2.52.5米；米；3 3）DCSDCS的脈沖磁場(chǎng)抗擾度為的脈沖磁場(chǎng)抗擾度為300A/m300A/m；4 4）控制室屏蔽網(wǎng)格的材質(zhì)為鋼，格柵形屏蔽）控制室屏蔽網(wǎng)格的材質(zhì)為鋼，格柵形屏蔽網(wǎng)格的最大寬度網(wǎng)格的最大寬度為為2 2米米, ,屏

27、蔽鋼筋的半徑為屏蔽鋼筋的半徑為5mm5mm。5 5）控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)為）控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)為C C級(jí)，雷電流峰值為級(jí)，雷電流峰值為100kA100kA。 求：求： 該網(wǎng)格屏蔽大空間對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減是否滿足該網(wǎng)格屏蔽大空間對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減是否滿足DCSDCS的脈沖磁場(chǎng)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的要求?？箶_度的要求。29計(jì)計(jì) 算算（1 1）按式（）按式（1 1）計(jì)算在閃電擊于精餾塔時(shí)，當(dāng)控制室無(wú)屏蔽時(shí)所產(chǎn)）計(jì)算在閃電擊于精餾塔時(shí)，當(dāng)控制室無(wú)屏蔽時(shí)所產(chǎn)生的無(wú)衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度生的無(wú)衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度H Ho o： H Ho o = = i io o（2S2Sa a）（）（A Am m） =100,000/(23

28、.1430)=530.8 (A/m)=100,000/(23.1430)=530.8 (A/m)（2 2）按表）按表1 1計(jì)算在首次雷擊時(shí)的屏蔽系數(shù)計(jì)算在首次雷擊時(shí)的屏蔽系數(shù)SFSF： SF= SF= =20log(8.5/2)/ =20log(8.5/2)/ =14.9 (dB) =14.9 (dB)/10181/)/5 . 8log(2026rw26005.0/1018130（3 3）按式（）按式（2 2）計(jì)算在網(wǎng)格屏蔽空間內(nèi)的磁場(chǎng)從）計(jì)算在網(wǎng)格屏蔽空間內(nèi)的磁場(chǎng)從H Ho o減為減為H H1 1： H H1 1 = = H Ho o1010SF/20SF/20 =530.8/10 =94.

29、4 (A =530.8/10 =94.4 (Am)m)300 (A 2.5 m 2.5 m 由上述計(jì)算可見(jiàn)，該控制室的網(wǎng)格屏蔽空間對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減由上述計(jì)算可見(jiàn)，該控制室的網(wǎng)格屏蔽空間對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減滿足該滿足該DCSDCS的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的要求，控制室內(nèi)的脈沖磁場(chǎng)抗擾度的要求，控制室內(nèi)DCSDCS機(jī)柜距屏蔽壁的機(jī)柜距屏蔽壁的最近距離宜為最近距離宜為3 3米以上。米以上。20/9 .14315 5 關(guān)于屏蔽導(dǎo)體截面的影響關(guān)于屏蔽導(dǎo)體截面的影響 從左圖可知，從左圖可知，屏蔽導(dǎo)體屏蔽導(dǎo)體截面愈大，屏蔽效果愈好截面愈大，屏蔽效果愈好。 但是影響不是十分明顯。但是影響不是十分明顯。要提高屏蔽性能則需要

30、減小要提高屏蔽性能則需要減小網(wǎng)格的寬度。網(wǎng)格的寬度。WSFR=1cmR=10cm326 6 工程用查表工程用查表 為了便于工程設(shè)計(jì)，筆者按兩種情況，分別計(jì)算了如表為了便于工程設(shè)計(jì)，筆者按兩種情況，分別計(jì)算了如表4 4和表和表5 5兩種情況下的網(wǎng)格尺寸和距屏蔽壁最短安全距離。兩種情況下的網(wǎng)格尺寸和距屏蔽壁最短安全距離。 1 1）閃電擊于控制室建筑物以外閃電擊于控制室建筑物以外附近的情況下，可利用表附近的情況下，可利用表4 4按雷電按雷電防護(hù)等級(jí)、儀表的脈沖磁場(chǎng)抗擾度選擇網(wǎng)格寬度以及距屏蔽壁的最防護(hù)等級(jí)、儀表的脈沖磁場(chǎng)抗擾度選擇網(wǎng)格寬度以及距屏蔽壁的最短安全距離。短安全距離。 表表4 4是在雷擊點(diǎn)

31、與屏蔽空間之間的是在雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離為平均距離為30m30m, ,鋼筋半徑為鋼筋半徑為5mm5mm的條件下按式（的條件下按式（1 1）至（）至（3 3）以及表）以及表2 2計(jì)算出來(lái)的。計(jì)算出來(lái)的。 33脈沖磁場(chǎng)抗擾度脈沖磁場(chǎng)抗擾度Ha (A/m)Ha (A/m)雷電防護(hù)等級(jí)雷電防護(hù)等級(jí)LPLLPL網(wǎng)格寬度網(wǎng)格寬度w (m)w (m) 距屏蔽壁的最短安全距離距屏蔽壁的最短安全距離d ds/1s/1 (m) (m) 100100A A0.380.380.780.78B B0.550.551.001.00C C或或D D0.940.941.361.36300300A A1.601.601.761.76B B2.302.302.32.3C C或或D D4.004.004.004.0034 2 2）閃電直接擊在控制室建筑物上，格柵